JP3751472B2 - 両面パターン導通用板金部品及びプリント配線板 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子機器等に使用する両面プリント配線板の製造技術に関するものであり、特にその製造に用いる両面パターン導通用板金部品の構造を改善するものである。
【0002】
【従来の技術】
図3は、プリント配線板上に配設された両面パターンを互いに導通させるために用いられる、従来の両面パターン導通用板金部品9(以下、従来の板金部品とも称す)を示す斜視図である。又、図4は、その部品9をプリント配線板へ実装した状態を示す縦断面図である。
【0003】
両図3,4において、1はプリント配線板(PCBとも称す)、1aは基材、2は半田、3はソルダーレジスト、4はPCB1のA面部パターン、5はPCB1のB面部パターン、6はPCB1を貫通する挿入孔、7はクリーム半田、9cは従来の板金部品9の天井部、9bは天井部9cの端部から湾曲部R1をなすように内側に折り曲げられて天井部9cと対面しつつ延びた被半田面部、9aは被半田面部9bから下方へ向けて突出したリード部である。
【0004】
次に、本板金部品9の作用について説明する。
【0005】
両面の各々上にパターンが配設されて所定の回路を形成しているプリント配線板の両面パターン同士を互いに導通させるための方法としては、▲1▼スルホールを銅メッキする方法、▲2▼スルホールに銀ペーストを充填、硬化させて両面パターンの導通を図る方法、▲3▼はとめを挿入、かしめた上で半田付けすることによって両面パターンを導通させる方法、▲4▼ジャンパー線を挿入し、両面を半田付けすることにより導通させる方法等が提案されてはいるが、それぞれ問題点を有している。即ち、上記▲1▼及び▲2▼の先行技術では、基板側に加工処理を施すために基板が高価になるという問題点を有している。他方、上記▲3▼及び▲4▼の技術では、その様なコスト面での問題点は生じないが、装置の動作中の環境温度の変動によって生じるPCBの熱膨張や収縮に伴い生ずる応力によって、半田部分にクラックが生じやすいという問題点がある。
【0006】
そこで、これらの諸問題を同時に解決するために考案されたのが、図3、図4に示したプリント配線板の製造方法である。
【0007】
まず、プリント配線板1上に配設されたA面部パターン4上に、クリーム半田7をクリーム半田印刷機を用いて印刷する。次に、図3に示す両面パターン導通用板金部品9を汎用の表面実装部品装着機を用いてクリーム半田7上へ装着する。この時、従来の板金部品9が有する突出したリード9aは、プリント配線板1に設けられた挿入孔6へ挿入されて、その端部がB面より若干突出することとなる。又、他の表面実装型電子部品も、同工程時に、対応するパターン上に装着される。
【0008】
次に、リフロー装置によってクリーム半田7を溶融させて従来の板金部品9のA面側の被半田面部9bとA面部パターン4とを半田付けする。ここまでの流れにおける実装は一連の表面実装ライン工程において実現可能であり、工程が複雑になることはない。又、表面実装部品装着機で装着するため、未溶融のクリーム半田7を飛散させることもない。
【0009】
次に、挿入実装部品を対応する他の挿入孔へそれぞれ挿入し、それらと同時に、従来の板金部品9の突出したリード部9aの端部とB面部パターン5との半田付けをフロー半田付け装置によって一括して行う。この時、半田の毛細管現象により、従来の板金部品9の対向し合う二枚のリード部9a間に半田が上昇して入り込み、入り込んだ半田分だけリードの体積が増加することになるので、電流の許容値を若干稼ぐことができる。
【0010】
この様にして製造されたプリント配線板1は電子機器に組込まれるが、電子機器の動作・停止時に起因する環境温度の変動により、プリント配線板1の基材1aも同様に繰り返し温度変化を受けることになる結果、同材1aに収縮等の応力が発生し、この応力によって半田付け部分の半田にクラックが発生することが問題となるが、図3に示した従来の板金部品9は、その湾曲部R1において上記応力を分散させうるので、半田クラックの発生を防止することを可能とするものである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上記の通り、図3に示した構造を有する従来の板金部品9は、高密度実装可能、安価及び半田クラックの発生の防止という諸効果を有する。しかしながら、従来の板金部品9は、図4に示すように、プリント配線板1に密着に近い状態で実装される可能性がある構造となっており、また、天井部9c及び被半田面部9bの面積が広いため湾曲部R1の剛性が強く、この湾曲部R1で応力を十分に分散させることができない可能性もある。しかも、A面とB面との半田付け間の距離は、応力分散という観点からみた場合には、比較的短いのではないかと考えられる。そのため、従来の板金部品9は応力を完全に分散することができないという問題点を依然として有しているものと考える。
【0012】
以上より、図3の従来の板金部品9を用いて両面パターンを互いに導通接続しても、なお半田付け間に応力が集中し、半田付け部にクラックが発生する確率が少なくないという問題点が生じる。
【0013】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであり、従来の板金部品の構造を改善して、安価でしかも信頼性の高い、高密度実装されたプリント配線板を実現することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、プリント配線板の第1面と第2面との上にそれぞれ配設された第1面部パターンと第2面部パターンとを互いに接続させるための両面パターン導通用板金部品であって、その端部が前記第2面より突出する様に前記プリント配線板を貫通する挿入孔に挿入可能で且つ当該挿入後に前記端部が前記第2面部パターンに半田付けされるリード部は、第1湾曲部を形成する連結部分を介して、天井部の第1部分に繋がっており、前記第1部分に繋がった前記天井部の第2部分の端部からは、前記第1面に平行な面を有する端部が前記第1面部パターンに半田付けされる被半田部分が第2湾曲部を成して前記第2部分と対面しつつ延びており、前記被半田部分の前記天井部からの高さが前記連結部分の前記天井部からの高さよりも大きいことを特徴とする。
【0015】
請求項2に係る発明は、請求項1記載の両面パターン導通用板金部品において、前記第1部分は前記天井部の中央部に位置し、前記第2部分は前記天井部の長手方向に沿って前記第1部分よりも外側へ突出して延びた前記天井部の一方の側辺部に該当しており、前記被半田部分の前記端部の幅は前記第2部分の幅に相当することを特徴とする。
【0016】
請求項3に係る発明は、請求項1又は2記載の前記両面パターン導通用板金部品を用いて前記第1面部パターンと前記第2面部パターンとが互いに導通されたことを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
以下、この発明の実施の形態1に係る両面パターン導通用板金部品とそれを用いた両面プリント配線板の構造を図面に基づき説明する。
【0018】
図1は、本実施の形態における両面パターン導通用板金部品(以下、「新板金部品」と称す)8の構成を示す斜視図であり、又、図2は、表面実装型の新板金部品8の構成例とそれを用いて両面パターンを互いに接続したときのプリント配線板(PCBとも称す)1の構成例とを示す縦断面図である。尚、両図1,2中、図3,図4と同一符号のものは同一部分を示す。
【0019】
両図1,2において、新板金部品8は、▲1▼リード部8aと、▲2▼連結部分8dと、▲3▼天井部8cと、▲4▼被半田部分8bとに大別され、これらの部分▲1▼〜▲4▼は一体化されている。新板金部品8の各部▲1▼〜▲4▼の詳細は次の通りである。
【0020】
先ず、2つのリード部8aは、それぞれ互いに対向し合っており、それらの配置時の断面形状がV字型(図2参照)となるように斜めに傾きつつ下方に向かって延びた板状部分であり、それぞれの端部8aEが共にプリント配線板1のB面(第2面に相当)より若干突出しうるだけの長さ寸法を共に有しており、しかも、プリント配線板1のA面(第1面に相当)とB面とを貫通する挿入孔6に挿入可能な形状を有している。逆に言えば、リード部8aをプリント配線板1内に挿入しうるように、当該挿入孔6が予め形成されている。
【0021】
次に、連結部分8dの一方の端部はリード部8aの他方の端部に繋がっており、同部8dの他方の端部は天井部8cの略中央部(第1部分に相当)8c1の端部に繋がっている。即ち、連結部分8dは、第1湾曲部R1を形成しつつ、リード部8aの他方の端部を天井部8cの第1部分8c1に繋げる役割を担う部分であり、この連結部分8dの存在によって、リード部8aの他方の端部が図4のように直ちにA面パターン部(第1面部パターンに該当)4に接触してしまうという事態は生じない。
【0022】
又、天井部8cは、(i)上記の第1部分8c1と、(ii)第1部分8c1の長手方向の側辺部分と繋がった2つの第2部分8c2,8c3とに大別される。この内、各第2部分8c2,8c3は、天井部8cの長手方向に沿って且つ第1部分8c1の端部よりも外側へ突出して延びた、天井部8cの各側辺部にあたる。
【0023】
更に、4つの被半田部分8bの各々は、対応する天井部8cの第2部分8c2,8c3の端部8c2E,8c3Eから第2湾曲部R2を成して内側に折れ曲がる様に且つその端部8bEの被半田面8bSが対応する第2部分8c2,8c3の突出部分の面と対面しつつプリント配線板1のA面(第1面)と平行となる様に延びた部分であり、その端部8bEが後述する様にA面パターン部4に半田付される。そして、被半田部分8bの被半田面8bSの天井部8cの上面からの高さ寸法T2は、連結部分8dの外側面(プリント配線板1のA面に対面する側の面)の天井部8cの上面からの高さ寸法T1よりも大きくなる様に、両部8b,8dの形状・寸法は設定されている。加えて、被半田部分8bの端部8bEの長手方向に直交する幅方向における幅寸法は、第2部分8c2,8c3の幅寸法Wに相当する。
【0024】
次に、図1及び図2に示した構造を有する新板金部品8を用いて両面プリント配線板の両面に配設されたパターンを互いに導通させて高密度実装を行う場合(両面プリント配線板の製造方法)について、図2を参照しつつ説明する。
【0025】
まず、プリント配線板1上に配設されたA面部パターン4上へクリーム半田7をクリーム半田印刷機によって印刷する。次に、新板金部品8を、汎用の表面実装部品装着機を用いてA面部パターン4上へ印刷されたクリーム半田7上へ装着する。この時、新板金部品8の天井部8cより突出したリード8aは、プリント配線板1に設けられた挿入孔6へ挿入され、その端部8aEがB面より少し突出することとなる。又、他の表面実装型電子部品も同工程時に装着される。
【0026】
次に、リフロー装置によってクリーム半田7を溶融させ新板金部品8の被半田部分8bの端部8bEとA面部パターン4とを半田付けする。ここまでの流れにおける実装は一連の表面実装ライン工程において実現可能であり、工程が複雑になることはない。又、汎用の表面実装部品装着機を用いて各表面実装部品を装着するため、未溶融のクリーム半田7を飛散させることもない。
【0027】
次に、挿入実装部品をプリント配線板1に予め設けられた対応する他の挿入孔へそれぞれ挿入し、それらと同時に、新板金部品8の突出したリード部8aの端部8aEとB面部パターン(第2面部パターンに相当)5との半田付けをフロー半田付け装置により一括して行う。この時、半田の毛細管現象により、新板金部品8の二枚の突出したリード部8a間に半田が上昇してきて入り込み、リードの体積が入り込んだ半田分だけ増加するので、これにより電流の許容値を若干稼ぐことが可能である。
【0028】
以上に述べた新板金部品8を用いたプリント配線板1の実装工程の説明は、基本的には、図3,図4に示した従来の板金部品9を用いた場合と同様である。
【0029】
従来の板金部品9においてもなお問題となっていた、プリント配線板1の基材1aの繰り返し温度変化に伴う収縮等の応力が半田付け部へ集中することによる半田付け部のクラック発生に対しては、新板金部品8は、以下の特徴により有効にこれを防止しうる。
【0030】
1.A面パターン部4とB面パターン部5との半田付け間の距離が従来の板金部品9の場合よりも長く設定されている。例えば、図2において点線で示された距離と図4において点線で示された距離とを比較すれば、この点は明白に認めうる。
【0031】
2.新板金部品8から突出したリード部8aから天井部8cにつながる間が、連結部分8dの存在によって、プリント配線板1のA面よりも浮く構造となっている(図2のA部参照)。
【0032】
3.天井部分8cの内でA面部パターン4に半田付けされる部分、即ち、被半田部分8bの被半田面8bSの面積を図3の被半田面部9b(これは全面的にA面部パターンと半田付される)のそれよりも狭くして、剛性を弱めている。
【0033】
これらの特徴点1.〜3.により、プリント配線板1の基材1aの繰り返し温度変化に伴う収縮等の応力は、二つの湾曲部R1、R2及びA面とB面の半田付け間において分散されることになり、半田付け部分(図2の例では、A面側のクリーム半田7及びB面側の半田2)への応力集中はなくなり、半田クラックも発生しない。
【0034】
【発明の効果】
請求項1ないし3の各発明によれば、環境温度の変動に伴うプリント配線板の熱収縮等による半田付け部への応力を効果的に分散できるので、半田付け部分にクラックが発生しなくなり、しかも、両面パターン導通用板金部品を用いて第1及び第2面部パターン同士を互いに導通接続できるので、高信頼性でしかも安価に高密度実装可能なプリント配線板を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係る両面パターン導通用板金部品の一例を示す斜視図である。
【図2】 この発明の実施の形態1におけるプリント配線板とそれに半田付けにより表面実装された両面パターン導通用板金部品とを示す縦断面図である。
【図3】 従来の両面パターン導通用板金部品の一例を示す斜視図である。
【図4】 従来のプリント配線板とそれに半田付け実装された両面パターン導通用板金部品とを示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 プリント配線板、1a 基材、2 半田、3 ソルダーレジスト、4 A面部パターン(第1面部パターン)、5 B面部パターン(第2面部パターン)、6 挿入孔、7 クリーム半田、8 両面パターン導通用板金部品、8a リード部、8b 被半田部分、8c 天井部、8d 連結部分、9 従来の両面パターン導通用板金部品、9a 従来の両面パターン導通用板金部品の突出したリード部。
Claims (3)
- プリント配線板の第1面と第2面との上にそれぞれ配設された第1面部パターンと第2面部パターンとを互いに接続させるための両面パターン導通用板金部品であって、
その端部が前記第2面より突出する様に前記プリント配線板を貫通する挿入孔に挿入可能で且つ当該挿入後に前記端部が前記第2面部パターンに半田付けされるリード部は、第1湾曲部を形成する連結部分を介して、天井部の第1部分に繋がっており、
前記第1部分に繋がった前記天井部の第2部分の端部からは、前記第1面に平行な面を有する端部が前記第1面部パターンに半田付けされる被半田部分が第2湾曲部を成して前記第2部分と対面しつつ延びており、
前記被半田部分の前記天井部からの高さが前記連結部分の前記天井部からの高さよりも大きいことを特徴とする、
両面パターン導通用板金部品。 - 請求項1記載の両面パターン導通用板金部品において、
前記第1部分は前記天井部の中央部に位置し、
前記第2部分は前記天井部の長手方向に沿って前記第1部分よりも外側へ突出して延びた前記天井部の一方の側辺部に該当しており、
前記被半田部分の前記端部の幅は前記第2部分の幅に相当することを特徴とする、
両面パターン導通用板金部品。 - 請求項1又は2記載の前記両面パターン導通用板金部品を用いて前記第1面部パターンと前記第2面部パターンとが互いに導通されたことを特徴とする、
プリント配線板。
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